MTF für Nikon TU Plan Fluor 10x 0,3 EPI gesucht

[blue:bird]

Hallo Leute,

ich bin gerade dabei, meine Masterarbeit zu schreiben. Dazu baue ich einen MTF Prüfstand für Mikroskopobjektive auf (Mechanik + Software). Der Aufbau steht, und ich muss so langsam mit den Messungen beginnen, die den Aufbau charakterisieren. Dazu brauche ich auf jeden Fall eine Referenz, "gegen die ich messe", und das o.g. Objektiv ist das beste, das mir zur Verfügung steht. Bisher gehe ich davon aus, dass das Objektiv beugungsbegrenzt ist und berechne mir die beugungsbegrenzte MTF, die ich dann weiter verrechne.
Besser wäre es aber, wenn ich die MTF des Objektivs wirklich kennen würde - auch weil ich in einem abschließenden Vergleich dann meine MTF und die Original MTF gegenüber stellen könnte.

Auf Anfrage wurde mir bei Nikon nun mitgeteilt, dass Nikon keine MTFs für Mikroskopobjektive heraus gibt. (so wie andere Hersteller auch) Gleichzeitig habe ich aber auch mal gehört, dass häufig die LP/mm für 70%, 50% und 20% Kontrast im Datenblatt von Mikroskopobjektiven angegeben wird.

Meine Frage nun: Habt ihr einen Tipp, wie ich an die MTF des Objektivs heran komme?* Stimmt die letzte, eher vage, Aussage? Trifft das auch für das genannte Objektiv zu? Ich habe leider noch nicht DAS Datenblatt für das Nikon Objektiv gefunden; bzw. überhaupt etwas, was über die groben Spezifikationen hinaus geht. Und: wo bekomme ich ein Datenblatt, das ähnlich umfangreich wie die der Fotoobjektive ist?

* natürlich ist die MTF-Messung bei einem Dienstleister nur die Notfalllösung, weil das T€ kostet ...

Toll wär's, wenn ihr mir viele positive Antworten geben könntet, aber mir hilft auch ein "nein, die MTF gibt es definitiv nicht öffentlich".
Deswegen bedanke ich mich auch schonmal recht herzlich vorab.

Viele Grüße,
Thorsten

Nachtrag: Mir kommt es gerade: Ich kann ja via USAF-Target selbst den Kontrast für mehrere Linienpaare ermitteln und mir eine Kurve darüber anfitten. So werde ich es wahrscheinlich machen, aber mich würden die Fragen oben dennoch interessieren.

Nachtrag 2: Wobei das natürlich totaler Käse ist, weil ich bei der Aufllösungsplatte immer die Tubuslinse mit dabei habe, die auch eine auflösungsreduzierende MTF hat.

[peter-h]

Hallo Thorsten,

ich kann mir nicht vorstellen, dass eine Firma diese Daten frei zur Verfügung stellt. Zudem besteht das Mikroskop nicht nur aus dem Objektiv, sondern es hat im Strahlengang noch eine Tubuslinse. Habe bei Nikon schon 4-linsige Systeme gesehen. Prüfe ich ein Objektiv aber ohne dieses nötige optische System, so ist es nicht nur die halbe Wahrheit, sondern schlicht falsch !
Es gab eine alte Reihe von Nikon CF-Objektive welche für Endlichsysteme waren und praktisch ein voll korrigiertes Zwischenbild geliefert haben. Das ist aber bei den unendlich Systemen nicht der Fall.

So wie im Nachtrag erwähn habe ich schon gemessen. Allerdings mit einem Zeiss Test der leider im Kilo-€ Bereich liegt.


Diese Aufnahme entstand mit einem Olympus ULWD MSPlan 50/0,55 mit entsprechender Tubuslinse. Daraus hatte ich dann die MTF abgeleitet. Mein USAF geht nur bis 228 LP/mm, daher nicht für Mikroskopobjektive geeignet.

Interessant ist auch bei welcher Wellenlänge gemessen wird. Hoffentlich keine Farbkamera als Empfänger für die Auswertung ! 

Viel Glück
Peter

[smashIt]

mitutoyo gibt bei ihren objektiven das auflösungsvermögen an
bei denen könntest noch nachfragen ob sie MTF-kurven haben

[blue:bird]

Hi Peter,

danke für die schnelle Antwort! Nein, eine Farbkamera verwende ich nicht. Zum Glück! ^^ Die würde mir auch in der Bildverarbeitung mehr Aufwand machen. Als Wellenlänge nutze ich 510 nm, die ich durch einen Anregungsfilter bekomme.

Bezüglich der MTF und der Kombination von Tubuslinse und Objektiv: Ja, das ist wohl wahr. Allerdings ist die MTF des Objektivs für sich schon relevant, weil ich die dann auch mit anderen Objektiven vergleichen kann. Die Pixelgröße der Kamera und alle sonsitgen optischen Einschübe beeinflussen ja auch die Gesamt-MTF. Und wenn man eine Wareneingangskontrolle für Neuanschaffungen haben will, ist das ebenfalls wichtig. (und das ist das Ziel. Ja, ich finanziere das alles nicht selbst  )

Viele Grüße,
Thorsten

@ smashIt,
super, danke für den Tipp! Da schaue ich doch gleich mal nach. Vielleicht kann ich ein Objektiv von denen als Referenz verwenden.

[peter-h]

Hallo Thorsten,

die Pixelgröße muß unbedingt unter der Einflußgrenze liegen sonst kommt ein Brei aus zig Faktoren ins Spiel. Wie groß die Pixel sein dürfen kann ich doch relativ leicht ausrechnen. Kommt auf die Vergrößerung des Objektivs und die NA vom Objektiv an. Als Wareneingangskontrolle für eine Firma muß das aber sehr belastbar sein, sonst zerlegt der Lieferant die Werte und den "Meßknecht". 
Vergleichen darf ich auch nur Objektive einer Baureihe.

Viel Erfolg.
Peter

[JB]

Hallo Thorsten,

Ich behaupte nicht, dass ich den Ausfuehrungen oben folgen kann; aber es ist mein Verstaendnis, dass man die PSF und damit die MTF an Konfokalmikroskopen relativ zuverlaessig messen kann.

Also mit sub-μm fluorescent beads an einem Nikon-Konfokalmikroskop, wobei man noch klaeren muesste, ob die Nikon TU und biologischen CFI-Objektive an so einem Mikroskop kompatibel sind.

Vielleicht waere das eine brauchbare bench mark fuer Ihren eigenen Messaufbau?

Beste Gruesse,

Jon

[blue:bird]

Hi Peter & Jon,

klar. Deswegen habe ich eine passend auflösende Kamera genommen. 3,45 µm sind die Pixel breit; das reicht auf jeden Fall. Schwieriger ist es eigentlich, ein passendes Objekt (Loch/Spalt) zu finden, weswegen wohl die Rasierklinge das Rennen machen wird.
Ich wollte aber nur sagen, dass es schon relevant ist, die MTF des Objektivs selber zu kennen, und nicht nur die vom gesamten Mikroskop. Für die Praxis ist die dann halt unnütz, wenn man die MTF der Tubuslinse nicht kennt, aber das ist auch nicht das Ziel.
Ob es wirklich robust genug für eine richtige Wareneingangskontrolle wird, wird sich zeigen. Ich muss auf jeden Fall noch die Fehler abschätzen/ausrechnen und dann kommt ja ein Vertraunsintervall für die MTF raus.
alt die Eingangskontrolle.

@ Jon/Konfokalmikroskop,
damit kenne ich mich wiederum zu wenig aus, und ich glaube, wir haben keines.

[Rawfoto]

Guten Morgen

Ich versuche zu verstehen was es für einen Sinn macht ein aus zwei Teilen bestehendes Optisches-System getrennt zu untersuchen da die Funktion ja nur in Kombination zum Einsatz kommt.

IN der Eingangsprüfung geht es ja darum zu ermitteln ob die Abweichung in der Toleranz liegt. Wenn drei bis zehn Tubuslinsen mit den Objektiven die zu messen sind keine Abweichung bringen kann ich diese Tubuslinsen als Teil des Testsystems betrachten und eine repräsentative Aussage über die in der Eingangskontrolle zu betrachten Objektive treffen.

Liebe Grüße

Gerhard

[Lupus]

Hallo,

nach meiner Kenntnis sind die Nikon Objektive voll auskorrigiert. Die Nikon Tubuslinse dient nicht zur Restfehlerkorrektur, so wird es jedenfalls vom Hersteller beschrieben. Die vierlinsige Tubuslinse habe ich schon einmal selbst nachgerechnet, da fällt auf dass sie sehr gut korrigiert ist und folglich keine Objektivkorrektur erfolgt. Ich denke also schon, dass man mit dem Nikon-Objektiv allein eine ausreichende Aussage über die MTF treffen kann. Aber natürlich nicht als Referenz gegenüber anders korrigierter Unendlichobjektive anderer Hersteller.

Hubert

[blue:bird]

@ Gerhard,

Ja, aber: Wenn ich die System-MTF als Kombination der Kamera-MTF und der Tubuslinsen-MTF kenne, kann auch auch nicht-Nikon Objektive in dem Aufbau vermessen und die Daten mit Optik-Simulations-Daten Vergleichen. Außerdem gehört die Tubuslinse steng genommen nicht zum Objektiv - es ist halt eine Tubuslinse.

@ Hubert,
danke! Wie hast die Tubuslinse nachgerechnet? Also mit welchem Programm und wie bist du auf die Glassorten gekommen?

@ Mitutoyo-Objektive,
Mitutoyo gibt als Auflösungskriterium den Mindestabstand zweier gerade noch differenzierbarer Punkte an (Rayleigh), aber nicht, bei welchem Kontrast. Das hilft also nicht weiter. Schade, aber dennoch danke für den Tipp. War interessant die Datenblätter durch zu gucken.

[peter-h]

Hallo Thorsten,

geht doch einfach nach dieser Patentschrift.




Eigenes Programm aber es gibt auch gute freie Rechenprogramme. Danach ist die Tubuslinse ohne Korrektur.
Peter

[blue:bird]

Hm, das ist sehr interessant. Wenn mich nicht alles täuscht, ist das im Grunde das, was ich gesucht habe, nur anders. Denn wenn ich die MTF der Tubuslinse habe, brauche ich gar kein Referenzobjektiv. So gesehen habe ich auch schlicht die falsche Frage gestellt.  D.h. aber auch, dass es ein Patent zu den restlichen Mikroskopobjektiven gibt. Da muss ich mal suchen. ^_^

@ selbst geschriebenes Programm,
nice! Ich habe nurmal eine Weile mit Code V im Studium gearbeitet, und fand das unheimlich komplex, weil undurchsichtig. Ich fand es auch ziemlich schwer zu verstehen, was das Programm nun wirklich macht (auf der Mathe-Ebene). Toll dass du dir "einfach so" was geschrieben hast.



// und falls irgendwann mal jemand hier drauf stößt und Interesse hat: Hier gibt's 'nen Link, in dem man sich Zemax-Files zu diversen Tubuslinsen runterladen kann:
https://figshare.com/articles/Zemax_optical_design_files_of_microscope_objectives_tube_lenses_and_Fourier_imaging_setups/1481270 (ohne Gewähr, und Stand Edit selbst noch nicht geöffnet)
noch ein Link:
http://www.lens-designs.com/MicroscopeObjectives

[Lupus]

Hallo Thorsten,

was willst Du mit der MTF der Tubuslinse? Die beschriebene Abbildungsqualität gilt nur für das relativ enge Strahlenbündel nach dem Objektiv. Da kannst Du gleich eine einfache, stark abgeblendete Linse vermessen

Und die Objektivpatente beschreiben in der Regel nur bestimmte patentfähige Konfigurationen. Nicht unbedingt das optimale Design.

Hubert

[blue:bird]

Hi Hubert,

ich verstehe nicht ganz, worauf du mit deinem 1. Satz raus willst. Kannst du das vielleicht nochmal genauer erklären?

Bezüglich der MTF_Tubuslinse:

Die Gesamt-MTF eines Systems berechnet sich wie folgt:

      MTF_sys = MTF_Tubus * MTF_Objektiv * MTF_Kamera * MTF_Spalt

MTF_Tubus und MTF_Objektiv sind die zwei Unbekannten. Um MTF_Objektiv messen zu können, muss ich irgendwie an MTF_Tubus heran kommen. Mein bisheriger Ansatz ist, o.g. Objektiv in den Aufbau einzusetzen und eine Messung durchzuführen. Ich nehme nun an, dass das Objektiv beugungsbegrenzt ist und rechne mir die beugungsbegrenzte MTF_Objektiv aus. Diese verrechne ich mit MTF_sys so, dass ich

     MTF_Kalibrierung = MTF_Tubus * MTF_Kamera * MTF_Spalt

erhalte. Nun habe ich aber immer einen systematischen Fehler in der Messung, weil das Objektiv nicht beugungsbegrenzt ist.
Kenne ich durch ein Simulationsprogramm nun die MTF_Tubus, muss ich MTF_Kalibrierung nicht messen, sondern kann mir alle Puzzlestücke via Mathe zusammen basteln. Daher finde ich das von Peter genannte Patent sehr hilfreich, weil dort alle Infos drin stehen, die ich zur Simulation brauche. (abgesehen vom Linsendurchmesser)

Bezüglich dem Abblenden: Stimmt. Ich messe im Moment aber eh nur axial, weil der Aufbau noch gar nicht mehr her gibt.

[Lupus]

Hallo Thorsten,

meine Bemerkung bezog sich auf eine isolierte Messung der Tubuslinse schräg zur Achse. Aber wenn Du nur axial mit engem Strahlenbündel rechnest ist das Problem trivial.

Hubert